遠心熱対流PCRの流路集積設計に向けたシミュレーション解析検討

摘要

薬剤耐性菌への対応は世界的な課題として研究が推進されている。カルバペネマーゼ産生腸内細菌科の IMP-6 などを含め 80 種類以上の耐性遺伝子が存在することが知られている。そのため医療現場では操作簡便で迅速・高感度かつ網羅的にこれらの病原細菌を検出する遺伝子検知デバイスの開発が望まれている。本研究室では、ベナール対流の重力依存性に着目し、重力依存パラメータを遠心力に置き換えることで流体速度を制御し、熱交換速度を向上させることでPCRを迅速に行う遠心熱対流PCR法を提案・開発してきた。これまでに15分以内にヒトβ-actin遺伝子やヒト検便体からIMP-6遺伝子を検出、さらに検体液を注入するだけでPCRが行えるよう，遠心力と熱対流を利用することで自動的な溶液充填と混合にも成功してきた。しかし現在のデバイスでは最大で8流路による同時検出しかできず、薬剤耐性菌などの多種類の遺伝子を網羅的に検知するのが困難である。そこで本研究では、流路の集積設計に向けて遠心熱対流シミュレーションを行い、集積化の際に問題となる流路間の熱干渉や流体挙動解析を試みた。